מהירות זרימת מים

amitgold

New member
מהירות זרימת מים

שלום לכולם! יש לי שאלה (כמה מפתיע... אתם בטח ממש לא רגילים לזה בפורום הזה
)... סתם משהו שמעניין אותי... זרם מים היוצאים מברז הולך ונהיה צר יותר ככל שהמים מתרחקים מפי הברז. הבנתי שהתופעה הזאת קשורה איכשהו למהירות הזרימה המשתנה של המים... מישהו יכול להסביר?
עמית נ.ב. כל הכבוד על הפורום המצוין הזה!!!
 

bigbang

New member
תשובה

המים נופלים, לכן ככל שהם נמצאים יותר רחוק מהברז, כך המהירות שלהם יותר גדולה. אבל ברור שכמות המים שעוברים דרך משטח סגור כלשהו שמכיל את הברז לא יכולה להיות תלויה במשטח, כי אחרת יהיו מקומות בהם המים מצטברים או נוצרים באוויר (ניקח לדוגמה שני משטחים שמכילים אחד את השני. אם דרך המשטח הפנימי בכל שניה עוברים a ליטר מים ודרך החיצוני b ליטר מים, בחלל בין המשטחים בכל שניה נעלמים a-b ליטר. אם זה לא אפס, אנחנו בבעיה
) . אז אם המהירות של המים גדלה והכמות של המים שעוברים דרך מישור כלשהו נשארת קבועה עם התרחקות מהברז, שטח החתך צריך לקטון..
 

amitgold

New member
../images/Emo12.gif../images/Emo12.gif

אההה.... אההה.... אההה.... מה????? סורי, אבל ממש לא הבנתי כלום... מה הקשר למעברים בין משטחים, ואיך בגעת למסקנה ששטח החתך צריך לקטון בסופו של דבר? ועדיין, תודה על התשובה
...
 

bigbang

New member
עוד ניסיון

מהתחלה: 1) אם נסתכל בזרימת המים בגובה מסויים כלשהו , נראה שבשניה אחת עוברת באותו הגובה בדיוק אותה הכמות של מים שיוצאת מהברז בשניה אחת (אחרת המים כל הזמן נעלמים או נוצרים בין אותו הגובה לבין הברז) 2) המים שנמצאים יותר למטה זורמים יותר מהר מ-1,2: אם הקצב של הזרימה הוא אותו הדבר והמהירות גדולה יותר, השטח צריך להיות קטן יותר. (לשם ההמחשה: תנסה לצייר את הזרם של המים מחולק לקטעים לפי הגובה. כל "קטע" יעבור כולו בגובה מסויים בזמן השווה למהירותו חלקי האורך שלו, לכן קצב הזרימה (שטף) באותו הגובה הוא הנפח של הקטע חלקי הזמן שחישבנו, לכן הקצב הוא השטח של הקטע כפול המהירות) סליחה אם זה לא ברור
 

Deathatred

New member
הסבר

משוואת הרציפות - המקרה הכללי: ראשית נציין שאנו מניחים שמדובר בנוזל שאיננו ניתן לדחיסה. במקרה זה ניתן לזהות את כמות הנוזל עם הנפח שהיא תופסת (עד כדי פקטור הצפיפות, שהוא כאמור קבוע). נסתכל בכלי המתואר באיור המצורף (האיור הוא בחתך רוחב). לכלי זה מכניסים מים מימין ויוצאים מים משמאל. עכשיו, ברור שבכל שניה - נפח הנוזל בכלי איננו משתנה. הוא כל הזמן מלא במים ואותה כמות שנכנסת מצד אחד יוצאת מהצד השני. נסתכל על הזרימה בכלי בפרק זמן t. בפרק זמן זה נכנס לכלי נוזל ששטח חתכו הוא A1 והמרחק שהוא מתקדם שווה ל v1*t (כאשר v1 היא מהירות הנוזל בחתך A1 ). סה"כ, נפח הנוזל שנכנס הוא A1*v1*t. בפרק זמן זה יוצא מהכלי נוזל ששטח חתכו הוא A2 והמרחק שהוא מתקדם שווה ל v2*t (כאשר v2 היא מהירות הנוזל בחתך A2 ). סה"כ, נפח הנוזל שיצא הוא A2*v2*t. אבל מהדיון לעיל - מה שנכנס הוא מה שיוצא ולכן: A1*v1*t=A2*v2*t ואם נצמצם את t (הוא שונה מאפס) נקבל את משוואת הרציפות: A1*v1=A2*v2 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ וכעת, לשאלתך: אתה יודע שבגלל הגרביטציה ותאוצת הנפילה החופשית v2 > v1 ולכן (באמצעות אלגברה על משוואת הרציפות) תקבל ש A1 > A2. כלומר, ככל שהנוזל יותר מהיר שטח חתך הזרימה שלו נעשה יותר קטן (יותר צר).
 

amitgold

New member
וואו!!!!

לשניכם
אני חושב שהבנתי את זה (ובכל זאת, לפי משך הזמן שבו הייתי צריך לעכל את הנושא, באמת טוב שלא החלטתי ללמוד פיסיקה
)... שוב
! עמית
 

B r u l e

New member
עדיין אינני מבין

מדוע רדיוס הזרם קטן. אני מבין מדוע חלקי הזרם מצטופפים, אך למה הרדיוס קטן?
 

amitgold

New member
אם הבנתי נכון,

אז זה אמור להיות משהו כזה: 1. מים נופלים מהברז בכמות קבועה לאורך זמן. 2. כמות המים היוצאת היא זהה, אך כפי שהסבירו כבר, מהירותם הולכת וגדלה עם ירידתם. 3. מכיוון שכך, בחלק התחתון של הזרם יכולים לעבור יותר מים בכל יחידת זמן (כי מהירותם רבה יותר), מבלי לשנות את רדיוס הזרם. 4. אבל כמות המים אינה משתנה, ולכן הרדיוס יקטן. הבנתי נכון?
 

B r u l e

New member
לא מספיק ברור

מה גורם למים להצטופף? ההסבר הוא מאד חלקי. אולי יש כאן תיאוריה, שגם אותה אינני מבין עד הסוף, אבל אין הסבר פיסיקלי מלא.
 

amitgold

New member
המים לא מצטופפים...

פשוט יש פחות מים בחלק התחתון (בגלל המהירות הגבוהה יותר, ולא בגלל שינוי כמות המים ההתחלתית), ולכן: פחות מים בזרם -> רדיוס קטן יותר של מים.
 

Deathatred

New member
יש לך עוד מאמר למדור ההידרודינמיקה

אגב את קטגוריית הפיסיקה במאמרים נראה לי צריך לפצל לתת-מדורים: * פיסיקה קלאסית (מכניקה ניוטונית ועוד). * פיסיקה מודרנית - יחסות וזמן. * פיסיקה מודרנית - קוואנטים. * אסטרונומיה וקוסמולוגיה.
 
למעלה